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基于健康理论的洞庭湖生态系统评价、预测和重建技术研究

张硕辅  
【摘要】: 洞庭湖接纳湘、资、沅、澧四水,吞吐长江,是一个具有调节功能的内陆湖泊和世界著名的湿地生态系统。然而,在自然和人类活动的双重作用下,洞庭湖湖泊迅速萎缩,防洪形势严峻,生态环境日益恶化,区域性水资源短缺明显,洪涝灾害和血吸虫病疫情危害加剧,严重制约了湖区经济社会发展。因此,将洞庭湖定位于“健康长江”体系之中,树立健康洞庭湖理念,探讨洞庭湖治理的新举措,为开展新一轮的综合治理提供决策指导和技术支撑十分必要和紧迫。本文诠释了健康洞庭湖的内涵,探讨了洞庭湖的健康评价、预测和重建方法,主要工作和创新点如下: 1.洞庭湖生态系统现状健康评价 首次对健康洞庭湖的内涵进行了诠释,指出健康洞庭湖要求长江中游洪水调蓄功能、生态系统平衡功能和经济社会发展保障功能等3大功能健康;构建了健康洞庭湖的评价指标体系,建立了洞庭湖健康综合评价模型,得出当前洞庭湖健康状况较差的结论。 2.洞庭湖健康状况预测 针对国民经济的增长和产业结构的变化以及三峡工程运行给洞庭湖的健康造成的影响做出预测,主要工作及结论如下: (1)用基于遗传算法的洞庭湖富营养化预测模型对洞庭湖的富营养化状况进行预测。结果表明:洞庭湖水体的富营养化呈发展趋势。 (2)通过预测湖泊外需水、湖泊生态需水得出90%保证率下缺水量。结果显示:随着经济规模的增加,90%保证率下缺水量将会提高,水资源供给能力健康程度下降。 (3)三峡水库运行后,长江干流的防洪形势大大改观,但就目前情况来看,三峡建库还不能看作是洞庭湖的根本出路。三峡水库运行后,洞庭湖调蓄长江中游洪水健康程度有所上升,但上升程度有限。 (4)三峡水库的周期性调度使得洪水年和洪水期的洪峰得到控制,同时也使洪水溃垸的几率大幅度降低。这样的状况使钉螺依靠溃垸扩散到洞庭湖各堤垸的几率大为降低,相应引发的血吸虫病也大幅度减少。 3.洞庭湖流域生态系统的生态风险研究 根据目前国内外较为认可的生态风险评价方法,对洞庭湖流域的区域生态风险评价进行初步的探讨,用毒性污染指数量化由于外界人为污染对流域内生态系统造成的危害的方法,结合生态指数、脆弱性指数及灾害指数对流域生态风险进行评价。评价结果认为洞庭湖健康的最大制约因素仍为洪涝灾害,紧随其后的即是污染物特别是磷的排入,这两者对生态系统的危害不容忽视。 4.洞庭湖生态系统健康状态重建 针对洞庭湖三大健康功能的要求,提出了一系列的重建措施。认为洞庭湖的治理出路不在于单项措施的先进,而在于综合治理。洞庭湖综合治理是一个有机的整体,单项治理措施不可能实现所有的健康目标,因此必须对单项措施进行优化组合,花最小的代价,将洞庭湖修复到最健康的状态。基于此观点提出面向健康洞庭湖的综合治理多目标决策模型框架。通过此模型,可以利用健康评价的结果为综合决策提供指导。 5.河湖疏浚工程的实施对洞庭湖生态系统的影响分析 以SSARR水文学模型的计算结果为基础,应用SMS水力学模型模拟了洞庭湖流域河湖疏浚前后洪水水位的变化,运用GIS技术将疏浚工程的影响区域及影响效果进行了可视化分析,以澧水洪道的石龟山监测站为小目标对象模拟了疏浚前后洞庭湖的水位—流量变化趋势。研究结果显示,河湖疏浚对洞庭湖流域河道和湖泊高洪水位的降低均有一定的作用,但影响程度不同,对河道的作用明显大于湖泊的作用。通过计算河湖疏浚工程对洞庭湖水环境容量的影响,发现疏浚会增加水环境容量。


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